DE3329215A1

DE3329215A1 - Anordnung zur messung der differenzhoehe zwischen zwei wasserspiegeln

Info

Publication number: DE3329215A1
Application number: DE19833329215
Authority: DE
Inventors: Dieter 8510 Fürth Besold; Horst Dipl.-Ing. 4000 Düsseldorf Iken
Original assignee: Kraftwerk Union AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1983-08-10
Filing date: 1983-08-10
Publication date: 1985-02-21

Description

Anordnung zur Messung der i)ifferenzhöhe zwischen zwei
Wasserspiegeln Die Erfindung liegt auf dem Gebiet der Meß- und Regel technik für Wasser- und Abwasseranlagen und ist bei der meßtechnischen Ausgestaltung eine Anordnung anzuwenden, mit der die Differenzhöhe zwischen dem Oberwasser und dem Unterwasser an einer stauerzeugenden Einrichtung einer Wasser- oder Abwasser-Reinigungsanlage erfaßt wird.
In den meiste industriellen Anlagen, in denen große Wassermengen durchgesetzt werden, ist es aus unterschiedlichen Gründen erforderlich, das Frischwasser und/oder das Abwasser von Verschmutzungen zu befreien, die entweder aus groben, vom Wasser mitgeführten Stoffen wie Zweigen, Fasern, Laub und Sand usw. oder aus gelösten Stoffen bestehen Hierzu werden automatische Rechenanlagen und Siebanlagen eingesetzt. Die im Wasser enthaltene Schmutzstoffe belegen einen Teil der freien Durchströmfläche dieser Reinigungsanlagen, wodurch sich das Wasser vor der jeweiligen Reinigungsanlage staut Es ist üblich, die Reinigungsanlage in Abhängigkeit von der Größe dieses Staus ihrerseits zu reinigen. Hierzu ist es erforder lich, die Differenzhöhe zwischen dem Wasserspiegel des Oberwassers und dem Wasserspiegel des Unterwasser meßtechnisch zu erfassen.
Eine bekaiinte Anordnung zur Messung der Differenzhöhe zwischen Oberwasser und Unterwasser an einer stauerf zeugenden Einrichtung einer Wasser oder Abwasser-Reinigungsanlage besteht aus einem Differenzdruckaufnehmer mit mechanisch gekoppeltem Weg-Meßwert-Umformer mit Druckmembran und aus einer von der Druckkammer abgehenden Druckleitung, die über einen Abzweig an eine Pneumatikpumpe angeschlossen ist und ein offenes Ende aufweist.
Der Differenzdruckaufnehmer ist auf der einen Seite der stauerzeugenden Einrichtung auf einer bestimmten geodätischen Höhe unterhalb des Wasserspiegels des Oberwassers angeordnet, während sich das offene Ende der Druckleitung auf der anderen Seite der stauerzeugenden Einrichtung unterhalb des Wasserspiegels des Unterwassers auf der gleichen geodätischen Höhe wie die dem Wasserdruck des Oberwassers direkt ausgesetzte Druckmembran des Differenzdruckaufnehmers befindet (DE-AS 22 47 453).
Dabei bildet die Druckmembran mit ihrer dem Oberwasser direkt ausgesetzten Seite einen ersten Sensor zur Erzeugung einer der Höhe des Oberwassers entsprechenden Meßgröße; die Druckleitung bildet mit der angeschalteten Pneumatikpumpe einen zweiten Sensor zur Erzeugung einer der Höhe des Unterwassers entsprechenden Meßgröße, wobei die Druckmembran gleichzeitig als Differenzbildner der beiden Meßgrößen fungiert. Dem Differenzdruckaufnehmer ist im übrigen eine Anzeige~ und Auswerteeinrichtung zugeordnet.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, zur Messung der Differenzhöhe zwischen Oberwasser und Unterwasser an einer stauerzeugenden Einrichtung einer Wasser- oder Abwasser-Reinigungsanlage eine Anordnung zu schaffen, die nicht in körperlichem Kontakt mit dem Meßobjekt steht und sich auch bei stark schwankenden Wasserspiegeln durch eine hohe Meßgenauigkeit auszeichnet.
Ausgehend von einer Anordnung mit den Merkmalen des Oberbegriffes des Anspruches 1 ist zur Lösung dieser Aufgabe vorgesehen, daß die beiden Sensoren als Ultraschallsensoren ausgebildet sind, die sich auf gleichem Höhenniveau oberhalb des Wasserspiegels des Oberwassers und oberhalb des Wasserspiegels des Unterwassers befinden, und daß das Höhenniveau der beiden Sensoren in Abhängigkeit vom Wasserspiegel-des Oberwassers mittels einer mechanisch, pneumatisch, hydraulisch oder elektrisch betriebenen Regeleinrichtung kontinuierlich oder in Stufen veränderbar ist.
Eine derartige Meßanordnung weist verschiedene technische und wirtschaftliche Vorteile auf: Keine direkte Berührung mit dem Medium Wasser2 7 daher vereinfachte Installation und Wartung. - Mit Ausnahme der elektroakustischen Wandler ein rein elektrisches Meßsystem. - Für den mechanischen Teil der Anordnung können bewährte Konstruktionselemente eingesetzt werden.
Das gleiche gilt für den elektrischen Teil. - Einhaltung einer hohen Meßgenauigkeit unabhängig vom Wasserstand, da die Sensoren den größeren Schwankungen (0,5 bis 10 m) des Wasserspiegels folgen.
Die Anpassung des Höhenniveaus der beiden Ultraschallm sensoren erfolgt zweckmäßig mit einer Regeleinrichtung, die mit einer Grenzwerterfassungseinrichtung ausgestattet ist, wobei dieser Grenzwerteroassungseinrichtung ein oberhalb des Wasserspiegels des Oberwassers fest installierter Ultraschallsensor zugeordnet ist0 Man kann diesen Teil der Meßanordnung aber auch so ausgestalten, daß man die Regeleinrichtung mit einer Grenzwerterfassungseinrichtung ausstattet 7 welche dem oberhalb des Wasserspiegels des Oberwassers angeordneten Ultraschallsensor zugeordnet ist0 Ein Ausführungsbeispiel der neuen Meßanordnung ist schematisch in Fig. 2 dargestellt. Anhand der schematischen Darstellung in Fig. 1 wird zunächst die grundsätzliche Funktion der neuen Meßanordnung erläuterte In einem Wasserkanal 1, der von einem Fluß abzweigt und zur Pumpstation eines Kühlturmes führt, ist eine stauerzeugende Einrichtung 2, beispielsweise ein Rechenreiniger oder eine Siebbandmaschine angeordnet. Durch diese Einrichtung bildet sich ein gewisser Wasserstau, der durch die Differenzhöhe h zwischen dem Wasserspiegel 3 des Oberwassers und dem Wasserspiegel 4 des Unterwassers gekennzeichnet ist. Zur Messung dieser Differenzhöhe th ist oberhalb des Wasserspiegels 3 des Oberwassers der Ultraschallsensor 5 angeordnet, während sich auf dem gleichen Höhenniveau oberhalb des Wasserspiegels 4 des Unterwassers der Ultraschallsensor 6 befindet. Mit diesen beiden Sensoren werden die Höhenabstände h1 und h2 zwischen den Sensoren und den Wasserspiegeln erfaßt.
Die entsprechenden Meßwerte werden einem Differenzbildner 7 zugeführt, dem eine Anzeigeeinrichtung 8 zur Anzeige der Differenzhöhe a h nachgeordnet ist. Das Ausgangssignal des Differenzbildners 7 wird außerdem den Grenzwerterfassungseinrichtung 9, 10 und 11 zugeführt. Über diese Grenzwertgeber werden Steuerungsvorgänge ausgelöst, beispielsweise hinsichtlich des Betriebes der stauerzeugenden Einrichtung 2.
Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 ist den beiden Ultraschallsensoren 5 und 6 ein weiterer Ultraschallsensor 12 zugeordnet, der sich oberhalb des Wasserspiegels 3 des Oberwassers befindet. Dieser auf einem festen Höhenniveau installierte Ultraschallsensor 12 erfaßt die absolute Höhe des Wasserspiegels 3 des Oberwassers, wobei der entsprechende Meßwert über den Meßwertumformer 13 auf dem Anzeigegerät 14 zur Anzeige gelangt. Das Meßergebnis wird weiterhin der Einrichtung 15 zugeführt, die außer einem Differenzbildner für die von den Sensoren 5 und 6 gelieferten Meßwerte eine Steuereinrichtung zur Anpassung des Höhenniveaus der Sensoren 5 und 6 an das Höhenniveau des Wasserspiegels 3 des Oberwassers enthält. Im vorliegenden Fall befinden sich die Sensoren 5 und 6 an dem einen Ende von Seilen 17 bzw. 19, die über Seilrollen 16 bzw. 18 in der Einrichtung 15 gehalten sind. Mittels einer eintsprechenden Auf und Abwickelvorrichtung werden die Sensoren 5 und 6 in Abhängigkeit vom Meßergebnis des Sensors 12 höhenparallel auf die jeweiligen Wasserspiegelhöhen eingestellt Dadurch wird gewährleistet, daß zwischen den Sensoren 5 und 6 einerseits und den Wasserspiegeln 3 und 4 andererseits stets ein solcher Abstand vorhanden ist, der eine hohe Meßgenaulgkeit gewährleistet. Im Ausführungsbeispiel sind bezüglich der Höhe des Wasserspiegels 3 des Oberwassers die drei Höhenabstände 7 h3,2 und h 3 für den Abstand des 3,1' , von Sensors 2 von Wasserspiegel 3 bzw, den Wasserspiegeln 3t und 3,£ eingetragen. Dementsprechend werden die Sensoren 5 und 6 auf das Höhenniveau h1,1/h2,1 bzw0 h 2/h2,2 bzw. h1,3/h2,3 nachgeregelt. Diese Nachregelung kann entweder kontinuierlich oder in festen Abständen hinsichtlich der Zeit und/oder der Abstufungen erfolgen.
Auf den fest installierten Ultraschallsensor 12 kann verzichtet werden, wenn beispielsweise der Sensor 5 durch Einsatz zweier weiterer Grenzwerterfassungseinrichtungen gleichzeitig zur Verarbeitung des Meßsignales in die Steuersignale senkengg bzw. 9hebenie eingesetzt wird. Ergibt beispielsweise die Messung über den Sensor 5, daß der Abstand zum Wasserspiegel des Oberwassers weniger als 0,5 mm beträgt, so wird ein Befehl erteilt, durch welchen die Sensoren 5 und 6 um 0,5 m angehoben werden. Ergibt andererseits die Messung, daß der Abstand des Sensors 5 vom Wasserspiegel des Oberwassers beispielsweise 1,25 m beträgt, so wird das Meßergebnis in ein Steuersignal umgewandelt, durch welches die Sensoren 5 und 6 um 0,5 m abgesenkt werden.
Die mechanische Steuerung der Höhenlage der Sensoren 5 und 6 kann auch pneumatisch, hydraulisch oder elektrisch mit Hilfe von Hebeln, Gestänge, Motor oder teleskopartigen Einrichtungen erfolgen.

3 Ans küche

2 ß uren

- L e e r s e i t e -

Claims

Patentansprüche g Anordnung zur Messung der Differenzhöhe zwischen Oberwasser und Unterwasser an einer stauerzeugenden Einrichtung einer Wasser- oder Abwasser-Reinigungsanlage, bei der ein erster Sensor zur Erzeugung einer der Höhe des Oberwassers entsprechenden Meßgröße und ein zweiter Sensor zur Erzeugung einer der Höhe des Unterwassers entsprechenden Meßgröße vorgesehen sind und bei der den beiden Sensoren ein Differenzbildner mit einer nachgeschalteten Anzeige- und Auswerteeinrichtung zugeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Sensoren (5, 6) als Ultraschallsensoren ausgebildet sind, die sich auf gleichem Höhenniveau oberhalb des Wasserspiegels des Oberwassers (3) und oberhalb des Wasserspiegels des Unterwassers (4) befinden und daß das Höhenniveau der beiden Sensoren in Abhängigkeit vom Wasserspiegel des Oberwassers (3) mittels einer mechanisch, pneumatisch, hydraulisch oder elektrisch betriebenen Regeleinrichtung (15 - 19) kontinuierlich oder in Stufen veränderbar ist.
2. Meßanordnung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß die Regeleinrichtung (15) mit einer Grenzwerterfassungseinrichtung ausgestattet ist, der ein oberhalb des Wasserspiegels des Oberwassers (3) fest installierter Ultraschallsensor (12) zugeordnet ist.
3. Meßanordnung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß die Regeleinrichtung mit einer Grenzwerterfassungseinrichtung ausgestattet ist, welche dem oberhalb des Wasserspiegels des Oberwassers angeordneten Ultraschallsensor zugeordnet ist.